厂内曝光用灯源介绍.pptx

一、一、一般光源介紹一般光源介紹 光源可分為下列三種：(1)燃燒的火光，利用可燃物質之燃燒以產 生光者。(2)太陽光，此為不必付出代價即可得之自 然光。(3)電光 a.白熾電燈，利用電流通過真空電燈泡 中之碳絲或鎢絲而產生的熱光。b.放電燈 1.電弧燈，如碳極弧燈及汞蒸汽弧燈。2.輝光燈，如氣放電燈。3.螢光燈(如日光燈)二、二、紫外線放射機構紫外線放射機構以水銀弧光燈(mercury arc lamp)為例，當電流通過一個內部充滿惰性氣體和金屬蒸汽的玻璃封管時，就會產生弧光。簡單的原理為封管內游離電子經電場加速後本身具有足夠能量，可將被其碰撞的惰性氣體(氖)使其發生離子化反應。碰撞後，帶正電之氖離子往相反電極方向走，再碰到電子時發生互相結合，而成中性。因其碰撞及正負結合的能量，使產生一種激發態之氖原子。這種激發態之氖原子壽命較長，可再將激發能轉移給封內同時存在的金屬蒸汽(汞)，使其亦被激發。此種激發態汞再以放出光能的方式將能量釋出，以回到安定狀態。其表示式如下：Ne(氖)+e-(加速電子)-Ne+2e-Ne+e-Ne*(*電子激發態)Ne*+Hg-Ne+Hg*Ne*+Hg-Hg+光三、目前曝光用之三、目前曝光用之UV燈管燈管 目前廠內曝光用之UV燈管皆為弧光放電(Arc discharge)燈管，所謂弧光放電是指，當放電電壓高到某一值，而放電電流又未受到限流電阻限制時，所發生的電型態。其主要特點是放電電流密度很大，而管壓降低很低，一般輝光放電(glow discharge)的電流強度是幾毫安，而弧光放電電流強度是幾十安培到幾百安培。有兩種類型的弧光放電：熱陰極弧光放電和冷陰極弧光放電。1.熱陰極弧光放電：靠高溫使陰極電子發射來 維持放電。放電電極一般用熔點很高的材料 ，如石墨、鎢等作成。此型之熱電極在點燈 過程中會損耗，壽命低，目前廠內採用此型。2.冷陰極弧光放電：靠陰極表面附近強大的電 場引起陰極材料的電子發射。放電電極由熔 點很低的材料，如銅作成。此型電極在點燈 時無損耗，壽命長。對於放電燈而言，依弧光尺寸大小對於放電燈而言，依弧光尺寸大小尚可區分為：尚可區分為：1.Point：例如，super-high pressure mercury arc lamp和Xenon short arc lamp 2.Medium：例如，short are metal halide lamp。3.Long：例如，high pressure mercruy arc lamp、low pressure mercury arc lamp 和Xenon long arc lamp等等。根據近軸理論得知，弧光長度(arc length)影響光之平行性，弧光短可視為點光源，此亦可得到較佳之平行光。對於使用石英當真空管而言，依真空管之材質亦可分成：有臭氧石英及無臭氧(ozone free)石英兩種。無臭氧石英，係在石英燈管中加入適當的添加劑，來濾除會造成臭氧產生的波長遠200nm以下之光會吸收氧氣而產生臭氧)。無臭氧燈比臭氧燈之硬化能力減少10%30%。弧光燈是主要的紫外線光源，其中又弧光燈是主要的紫外線光源，其中又以水銀弧光燈和金屬鹵素燈為主以水銀弧光燈和金屬鹵素燈為主：(一)水銀弧光燈(mercury arc lamp)依使用時水銀之蒸汽壓不同而區分為低壓 (low pressure)、高壓(high pressure)和 超高壓水銀燈(super high pressure)a.低壓水銀弧光燈(low pressure mercury arc lamp)操作溫度為室溫，水銀蒸汽壓約為 110Pa，所以發出之光為線狀光譜(不連續)，紫外光以254nm和180nm波長為主。一般所 用的日光燈(螢光燈)亦是由低壓水銀燈一種，其發光波長是由管壁上所塗佈的螢光體所決 定。b.高壓水銀弧光燈(high pressure mercury arc lamp)正常運作時，水銀蒸汽壓約在 110atm，其所使用之石英管可容許180nm 紅外線的光穿透，亦可承受劇烈的溫度變化 踢度；從內部放電57270C、外壁的8000C到電 極的3000C。石英在17000C的高溫下仍呈透明 狀，但在水銀燈操作下，當管壁超過1000時，逐漸造成表面灰白現象，影響透光性。c.超高壓水銀弧光燈(super high pressure mercury arc lamp)運作時水銀蒸汽壓約在30100atm，與低、高壓不同的是，超高壓水銀燈弧光短 (short arc)，是一種點光源。因此，容易 利用光學鏡片達到特殊的效果，如平行聚光 ，可得到平行且強度均勻的照射效果;所以在 需要高解析度的場合，如平行曝光機(1350)，就使用此類水銀燈。(二)金屬鹵素燈(metal halide lamp)金屬鹵素燈之結構與高壓水銀燈非常相似，只 是在發光管內除了水銀之外還封入鹵化物，金 屬鹵素燈之光譜較為連續性，200nm 450nm 範圍之發光效率高，且長波長域較為豐富。實 用面上對於比較後之塗膜，著色塗料特別有效，如EXM-2000型S/M曝光機。四、水銀弧光燈之製作四、水銀弧光燈之製作 Connecting evacuation tubeElectrodeSealing metal foilBulbTungsten rodRolled metal foilQuartz tubeFormingInspectionChemical treatmentThermal treatmentCuttingChemical treatmentWashing and dryingFilling buffer gas inSealingPutting mercury inEvacuationFinishingOperation testAppearance InspectionPackingPre-sealingAssembling electrode partsForming五、五、UV燈管選購燈管選購1.外形搭配2.弧光尺寸：平行或非行光之選擇3.波長範圍與強度：與光阻特性合併考量4.發光效率：其定義為每瓦電力的輸出光束 (lm/w)5.燈泡壽命